[发明专利]一种开环聚合制备聚酯、聚酰胺及其共聚物的方法和装置

说明书

本发明属于化学工程技术领域，具体公开了一种开环聚合制备聚酯、聚酰胺及其共聚物的方法和装置。所述方法为：反应原料、催化剂和引发剂进入连续流微反应器内进行预反应，得到预聚物；预聚物进入到管道反应器内进行延时反应，得到聚合物；聚合物再与封端剂一起进入静态混合器内，进行封端反应，即可得到聚合物产品。本方法可用于聚酯和聚酰胺的开环聚合反应，具有占地面积小、传热传质速度快、便于实现连续化、无放大效应、停留时间短等优点，本方法解决了常规聚合反应过程中的传质和传热问题，经本方法所得的聚合物产品具有产品分子量高、分子量分布指数低、黄色指数低等优点。

技术领域

本发明涉及化学工程技术领域，特别是涉及一种开环聚合制备聚酯、聚酰胺及其聚物的方法和装置。

背景技术

随着化学工业和高分子行业的快速发展，高分子已经渗透到人们的衣食住行各个领域，高分子已经成为人们日常生活中必不可少的必须品。聚酯是最近发展起来的一种聚合物，由于其具有良好的降解性，在环保观念不断强化的今天，倍受关注。在聚酯中，尤其以聚丙交酯(聚乳酸)、聚乙交酯(聚乙醇酸)最为突出，由于其具有良好的生物相容性、优异的物理性能和良好的可降解性，应用越来越广泛。而聚酰胺合成是合成纤维工业的重大突破，同时也是高分子化学的一个非常重要里程碑。其最突出的优点是耐磨性高于其他所有纤维，比棉花耐磨性高10倍，比羊毛高20倍，在混纺织物中稍加入一些聚酰胺纤维，可大大提高其耐磨性；当拉伸至3-6％时，弹性回复率可达100％；能经受上万次折挠而不断裂，应用也越来越广泛。此外，尼龙的聚合也是当前高分子领域的研究热点。

目前聚酯和聚酰胺的聚合通常采用反应釜或环流反应器来进行。而常规反应釜存在混合速度慢，传热面积受限，反应速度慢，放大效应显著，难以规模化等缺点。而以苏尔寿(CN201480043352.3)为代表的厂家所采用的环流反应器在预反应时，物料在反应器内连续流动，存在效率低，能耗高，设备成本高，维护费用高等缺点。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种开环聚合制备聚酯、聚酰胺及其共聚物的方法和装置，用于解决现有技术中聚酯和聚酰胺的聚合存在混合速度慢、传热面积受限、反应速度慢、放大效应显著、效率低、能耗高等问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明第一方面提供一种开环聚合制备聚酯、聚酰胺及其共聚物的方法，包括如下步骤：反应原料、催化剂和引发剂进入连续流微反应器内进行预反应，得到预聚物；预聚物进入到管道反应器内进行延时反应，得到聚合物；聚合物再与封端剂一起进入静态混合器内，进行封端反应，即可得到聚合物产品；所述聚合物产品选自聚酯、聚酯共聚物、聚酰胺、聚酰胺共聚物中的至少一种。

可选地，制备聚酯和/或聚酯共聚物时，所述反应原料选自乙交酯、ε-己内酯、丙交酯、β-丁内酯、γ-丁内酯、α-当归内酯、δ-戊内酯、δ-己醇内酯、6-羟基-3,7-二甲基辛酸内酯、环十五内酯中的至少一种；

可选地，制备聚酰胺和/或聚酰胺共聚物时，所述反应原料选自己内酰胺、丁内酰胺、戊内酰胺、庚内酰胺、辛内酰胺、壬内酰胺、癸内酰胺、十一内酰胺、十二内酰胺中的至少一种。

可选地，所述催化剂选自锡类催化剂、钛类催化剂、锗类催化剂、锑类催化剂、茂金属催化剂、碱金属及其氢氧化物中的至少一种；优选地，所述锡类催化剂选自辛酸亚锡、氯化亚锡中的至少一种。

可选地，所述引发剂选自乙醇、1-丁胺、丁醇中的至少一种；优选地，所述乙醇的浓度为0.01-0.1wt％，所述1-丁胺的浓度为0.05-0.2wt％；更优选地，所述乙醇的浓度为0.02-0.05wt％，所述1-丁胺的浓度为0.1-0.15wt％，所述丁醇的浓度为0.01-0.2wt％。

可选地，所述封端剂为能与催化剂反应并使催化剂失活的试剂；优选地，所述封端剂选自对苯二甲酸、苯甲酸、己二酸、甲基丙烯酸环氧丙酯、丙烯酸疏水甘油酯类及其衍生物、己二胺、磷酸脂肪醇酯类、磷酸中的至少一种。